二、-蛋白質(zhì)的三維結(jié)構(gòu)課件

第一節(jié)蛋白質(zhì)概述第二節(jié)蛋白質(zhì)的構(gòu)成單位-氨基酸第三節(jié)肽第四節(jié)蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)第五節(jié)蛋白質(zhì)的性質(zhì)第六節(jié)蛋白質(zhì)的分離與純化第二章蛋白質(zhì)化學(xué)第一節(jié)蛋白質(zhì)概述第二章蛋白質(zhì)化學(xué)1蛋白質(zhì)存在于所有的生物細(xì)胞中，是構(gòu)成生物體最基本的結(jié)構(gòu)物質(zhì)蛋白質(zhì)是生命活動的物質(zhì)基礎(chǔ)，它參與了幾乎所有的生命活動過程,是生命活動最基本的功能物質(zhì)第一節(jié)概述蛋白質(zhì)存在于所有的生物細(xì)胞中，是構(gòu)成生物體最基本的結(jié)構(gòu)物質(zhì)第2二、蛋白質(zhì)的功能催化功能激素功能運(yùn)動功能運(yùn)輸功能免疫功能一、蛋白質(zhì)的定義由氨基酸以肽鍵相連而成的生物大分子化合物二、蛋白質(zhì)的功能一、蛋白質(zhì)的定義3三、蛋白質(zhì)的分類1、球狀蛋白質(zhì)2、纖維狀蛋白質(zhì)：又分為可溶性纖維狀蛋白質(zhì)和不溶性纖維狀蛋白質(zhì)。（一）據(jù)蛋白質(zhì)的外形分類三、蛋白質(zhì)的分類1、球狀蛋白質(zhì)2、纖維狀蛋白質(zhì)：又分為可溶4（二）據(jù)蛋白質(zhì)的組成分類1、簡單蛋白：只含由

-氨基酸組成的肽鏈。清蛋白和球蛋白：廣泛存在于動物組織中。谷蛋白和醇溶谷蛋白：植物蛋白。精蛋白和組蛋白：堿性蛋白質(zhì)，存在與細(xì)胞核中。硬蛋白：分角蛋白、膠原蛋白、彈性蛋白和絲蛋白。（二）據(jù)蛋白質(zhì)的組成分類1、簡單蛋白：只含由-氨基酸組成的5色蛋白：如血紅蛋白、葉綠蛋白和細(xì)胞色素等。糖蛋白：如細(xì)胞膜中的糖蛋白等。脂蛋白：如血清

-，

-脂蛋白等。核蛋白：如細(xì)胞核中的核糖核蛋白等。2、結(jié)合蛋白：由簡單蛋白與其它非蛋白成分結(jié)合而成。色蛋白：如血紅蛋白、葉綠蛋白和細(xì)胞色素等。2、結(jié)合蛋白：由簡6四、蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)組成1、蛋白質(zhì)化學(xué)組成碳50％氫7％氧23％氮16%硫0—3％其他微量2、蛋白質(zhì)的含氮量蛋白質(zhì)含量（%）=每克生物樣品中含氮的克數(shù)

6.25四、蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)組成1、蛋白質(zhì)化學(xué)組成2、蛋白質(zhì)的含氮量蛋白7第二節(jié)氨基酸一、氨基酸的結(jié)構(gòu)1、

-氨基酸定義氨基酸分子中與羧基相鄰的位碳上連著一個氨基第二節(jié)氨基酸一、氨基酸的結(jié)構(gòu)1、-氨基酸定義氨基酸分8氨基酸的簡寫符號氨基酸的簡寫符號92、

-氨基酸通式2、-氨基酸通式10按R基團(tuán)的極性分：據(jù)pH=7時，R基團(tuán)的帶電性二、氨基酸的分類1、非極性氨基酸:丙纈異亮脯苯色蛋2、極性不帶電荷氨基酸：甘絲蘇半酪天谷3、極性帶負(fù)電荷氨基酸(酸性氨基酸)：天谷4、極性帶正電荷氨基酸(堿性氨基酸)：賴精組按R基團(tuán)的極性分：據(jù)pH=7時，R基團(tuán)的帶電性二、氨基酸的111、非極性氨基酸:丙纈異亮脯苯色蛋1、非極性氨基酸:丙纈異亮脯苯色蛋122、極性不帶電荷氨基酸：甘絲蘇半酪天谷2、極性不帶電荷氨基酸：甘絲蘇半酪天谷133、帶負(fù)電荷氨基酸：天谷4、帶正電荷氨基酸：賴精組3、帶負(fù)電荷氨基酸：天谷4、帶正電荷氨基酸：賴精組14三、氨基酸的性質(zhì)除甘氨酸外，氨基酸均含有一個手性

-碳原子，因此都具有旋光性。

1、氨基酸的旋光性三、氨基酸的性質(zhì)除甘氨酸外，氨基酸均含有一個手性15判斷D、L構(gòu)型的方法判斷D、L構(gòu)型的方法162、氨基酸的光吸收構(gòu)成蛋白質(zhì)的20種氨基酸在近紫外區(qū)(220-300nm)只有酪氨酸（275nm)、苯丙氨酸(257nm)和色氨酸(280nm)有吸光能力。2、氨基酸的光吸收構(gòu)成蛋白質(zhì)的20種氨基酸在近紫外區(qū)(220173、氨基酸的兩性性質(zhì)

氨基酸在結(jié)晶形態(tài)或在水溶液中，離解成兩性離子。不同的pH下，兩性離子的狀態(tài):pH=1710凈電荷+10-1正離子兩性離子等電點(diǎn)PI負(fù)離子

pH小大3、氨基酸的兩性性質(zhì)氨基酸在結(jié)晶形態(tài)或在水溶液中，離解成18二、-蛋白質(zhì)的三維結(jié)構(gòu)課件194、氨基酸的等電點(diǎn)氨基酸的等電點(diǎn)（pI）：

當(dāng)溶液濃度為某一pH值時，氨基酸分子中所含的-NH3+和-COO-數(shù)目正好相等，凈電荷為0時的pH值。4、氨基酸的等電點(diǎn)氨基酸的等電點(diǎn)（pI）：當(dāng)溶液濃度為某20二、-蛋白質(zhì)的三維結(jié)構(gòu)課件212)酸性氨基酸：pI=(pK1+pKR-COO-)/2

(Glu)中性氨基酸:pI=(pK1+pK2)/22)酸性氨基酸：pI=(pK1+pKR-COO-22二、-蛋白質(zhì)的三維結(jié)構(gòu)課件233)堿性氨基酸：pI=(pK2+pKR-NH2)/2His3)堿性氨基酸：pI=(pK2+pKR-NH224第三節(jié)肽一、概念一個氨基酸的氨基與另一個氨基酸的羧基之間失水形成的酰胺鍵稱肽鍵，所形成的化合物稱肽。第三節(jié)肽一、概念25SVYDQSVYDQ26二、-蛋白質(zhì)的三維結(jié)構(gòu)課件27二、肽的命名二肽：由兩個氨基酸組成的肽三肽寡多肽：多肽：由10個以上氨基酸組成的肽。組成多肽的氨基酸單元稱為氨基酸殘基。二、肽的命名二肽：由兩個氨基酸組成的肽28三、肽鍵的特點(diǎn)1、參與肽鍵形成的2個原子和另外4個取代成員：羰基碳原子、酰胺氫原子以及2個相鄰的

碳原子構(gòu)成一個肽單位，肽單位的6個原子處于同一平面。2、肽鍵中的C-N鍵具有部分雙鍵性質(zhì)，不能自由旋轉(zhuǎn)。三、肽鍵的特點(diǎn)1、參與肽鍵形成的2個原子和另外4個取代29二、-蛋白質(zhì)的三維結(jié)構(gòu)課件30第四節(jié)蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)一、蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)（一）定義：蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)就是其共價主鏈的氨基酸順序第四節(jié)蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)一、蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)（一）定義：蛋白質(zhì)31二、-蛋白質(zhì)的三維結(jié)構(gòu)課件32（二）蛋白質(zhì)一級結(jié)構(gòu)的測定測定步驟：1、多肽鏈的拆分（二）蛋白質(zhì)一級結(jié)構(gòu)的測定測定步驟：332、確定多肽鏈的數(shù)目通過測定末端氨基酸殘基的摩爾數(shù)與蛋白質(zhì)分子量之間的關(guān)系來確定3、二硫鍵的斷裂2、確定多肽鏈的數(shù)目3、二硫鍵的斷裂344、測定每條多肽鏈的氨基酸組成，并計算出氨基酸成分的分子比4、測定每條多肽鏈的氨基酸組成，并計算出氨基酸成分的分子比35二、-蛋白質(zhì)的三維結(jié)構(gòu)課件365、分析多肽鏈的N-末端和C-末端末端氨基酸測定方法(1)二硝基氟苯（FDNB）法（Sanger法）FDNB:Sanger試劑5、分析多肽鏈的N-末端和C-末端37黃色黃色38(2)丹磺酰氯(DNS)法:更敏感(3)苯異硫氰酸酯(PITC)法:可用于測序(4)氨肽酶法:不太穩(wěn)定(5)羧肽酶法:可用于短序列測序(2)丹磺酰氯(DNS)法:更敏感396、多肽鏈斷裂成多個肽段，并將其分離開（1）化學(xué)法溴化氰水解法，它能選擇性地切割由甲硫氨酸的羧基所形成的肽鍵6、多肽鏈斷裂成多個肽段，并將其分離開40二、-蛋白質(zhì)的三維結(jié)構(gòu)課件41水解位點(diǎn)1）胰蛋白酶R1=賴氨酸（Lys）、精氨酸（Arg）側(cè)鏈（2）酶法水解位點(diǎn)1）胰蛋白酶（2）酶法42水解位點(diǎn)2)糜蛋白酶(胰凝乳蛋白酶)R1=苯丙氨酸（Phe）、色氨酸（Trp）、酪氨酸（Tyr）水解位點(diǎn)2)糜蛋白酶(胰凝乳蛋白酶)R1=苯丙氨酸（Ph43水解位點(diǎn)3)胃蛋白酶R2＝R1=苯丙氨酸（Phe）、色氨酸（Trp）、酪氨酸（Tyr）水解位點(diǎn)3)胃蛋白酶R2＝R1=苯丙氨酸（Phe）、色氨447、測定每個肽段的氨基酸順序Edman（苯異硫氰酸酯法，PITC）分析法++偶聯(lián)反應(yīng)環(huán)化斷裂反應(yīng)轉(zhuǎn)化反應(yīng)PTC-肽ATZPTH-氨基酸268nm7、測定每個肽段的氨基酸順序++偶聯(lián)反應(yīng)環(huán)化斷裂反應(yīng)轉(zhuǎn)化反應(yīng)45二、-蛋白質(zhì)的三維結(jié)構(gòu)課件468、確定肽段在多肽鏈中的次序8、確定肽段在多肽鏈中的次序47二、-蛋白質(zhì)的三維結(jié)構(gòu)課件48例1、

利用下面給出的信息確定多肽的序列酸水解得Ala,Arg,Leu,Met,Phe,Thr,2Val。Sanger試劑處理得DNP-Ala。胰蛋白酶處理得Ala,Arg,Thr和Leu,Met,Phe,2Val；當(dāng)以Sanger試劑處理時分別得到DNP-Ala和DNP-Val。溴化氰處理得Ala、Arg、高絲氨酸內(nèi)酯、Thr、2Val和Leu、Phe；當(dāng)用Sanger試劑處理時，分別得和DNP-Ala和DNP-Leu。例1、

利用下面給出的信息確定多肽的序列49二、蛋白質(zhì)的三維（空間）結(jié)構(gòu)指肽鏈主鏈在空間的排列,或規(guī)則的幾何走向、旋轉(zhuǎn)及折疊。只涉及肽鏈主鏈的構(gòu)象及鏈內(nèi)或鏈間形成的氫鍵。主要有-螺旋、-折疊、-轉(zhuǎn)角。（一）蛋白質(zhì)的二級結(jié)構(gòu)二、蛋白質(zhì)的三維（空間）結(jié)構(gòu)指肽鏈主鏈在空間的排列,或規(guī)則501、

-螺旋α-螺旋中每個殘基的成對二面角各取同一數(shù)值，形成具有周期性規(guī)則的構(gòu)象。每圈螺旋占3.6個氨基酸殘基，每個殘基繞軸旋轉(zhuǎn)100°.α-螺旋氨基酸殘基的側(cè)鏈伸向外側(cè)，相鄰螺圈之間形成鏈內(nèi)氫鍵，其取向幾乎與中心軸平行。

1、-螺旋α-螺旋中每個殘基的成對二面角各取同一數(shù)值，形成51二、-蛋白質(zhì)的三維結(jié)構(gòu)課件522、

-折疊由兩條或多條幾乎完全伸展的肽鏈平行排列，通過鏈間的氫鍵交聯(lián)而形成的。肽鏈的主鏈呈鋸齒狀折疊構(gòu)象平行式反平行式。2、-折疊由兩條或多條幾乎完全伸展的肽鏈平行排列，通過鏈間53二、-蛋白質(zhì)的三維結(jié)構(gòu)課件543、

-轉(zhuǎn)角彎曲處的第一個氨基酸殘基的-C=O和第四個殘基的–N-H之間形成氫鍵，形成一個不很穩(wěn)定的環(huán)狀結(jié)構(gòu)。3、-轉(zhuǎn)角彎曲處的第一個氨基酸殘基的-C=O和第四個殘55例子:-角蛋白

-角蛋白的伸縮性能很好，當(dāng)

-角蛋白被過度拉伸時，則氫鍵被破壞而不能復(fù)原。此時

-角蛋白轉(zhuǎn)變成

-折疊結(jié)構(gòu)，稱為

-角蛋白。例子:-角蛋白-角蛋白的伸縮性能很好，當(dāng)-角蛋白被過度56角蛋白分子中的二硫鍵角蛋白分子中的二硫鍵57卷發(fā)(燙發(fā))的生物化學(xué)基礎(chǔ)

—角蛋白在濕熱條件下可以伸展轉(zhuǎn)變?yōu)?/p>

—構(gòu)象，但在冷卻干燥時又可自發(fā)地形成

—螺旋。卷發(fā)(燙發(fā))的生物化學(xué)基礎(chǔ)—角蛋白在濕熱條件下可以伸展58二、-蛋白質(zhì)的三維結(jié)構(gòu)課件59絲心蛋白具有抗張強(qiáng)度高，質(zhì)地柔軟的特性，但不能拉伸。絲蛋白是由伸展的肽鏈沿纖維軸平行排列成反向

-折疊結(jié)構(gòu)。例子:-角蛋白絲心蛋白具有抗張強(qiáng)度高，質(zhì)地柔軟的特性，但不能拉伸。絲60分子中不含

-螺旋。絲蛋白的肽鏈通常是由多個六肽單元重復(fù)而成。這六肽的氨基酸順序?yàn)椋?（Gly-Ser-Gly-Ala-Gly-Ala）n-分子中不含-螺旋。絲蛋白的肽鏈通常是由多個六肽單元重復(fù)而成61二、-蛋白質(zhì)的三維結(jié)構(gòu)課件62基元(motif):在蛋白質(zhì)中由若干相鄰的二級結(jié)構(gòu)組合在一起，彼此相互作用，形成有規(guī)則、在空間上能辨認(rèn)的二級結(jié)構(gòu)組合體。主要有三種:、

、（二）超二級結(jié)構(gòu)基元(motif):在蛋白質(zhì)中由若干相鄰的二級結(jié)構(gòu)組合在一起63二、-蛋白質(zhì)的三維結(jié)構(gòu)課件64（三）蛋白質(zhì)的三級結(jié)構(gòu)三級結(jié)構(gòu)的單位-結(jié)構(gòu)域在三級結(jié)構(gòu)內(nèi)分立的、獨(dú)立折疊的球狀單位稱為結(jié)構(gòu)域，它是由幾個基元組成的，這些基元通常在一級結(jié)構(gòu)中是相鄰的。典型的結(jié)構(gòu)構(gòu)域都具有特殊的功能。（三）蛋白質(zhì)的三級結(jié)構(gòu)三級結(jié)構(gòu)的單位-結(jié)構(gòu)域65在二級結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，肽鏈的不同區(qū)段的側(cè)鏈基團(tuán)相互作用在空間進(jìn)一步盤繞、折疊形成的包括主鏈和側(cè)鏈構(gòu)象在內(nèi)的特征三維結(jié)構(gòu)。維系這種特定結(jié)構(gòu)的力主要：有氫鍵、疏水鍵、離子鍵和范德華力等。三級結(jié)構(gòu)的形成機(jī)理在二級結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，肽鏈的不同區(qū)段的側(cè)鏈基團(tuán)相互作用在空間進(jìn)一66例子:肌紅蛋白例子:肌紅蛋白67二、-蛋白質(zhì)的三維結(jié)構(gòu)課件68（三）蛋白質(zhì)的四級結(jié)構(gòu)由多條各自具有三級結(jié)構(gòu)的肽鏈通過非共價鍵連接起來的結(jié)構(gòu)形式.四級結(jié)構(gòu)研究的是各個亞基在這些蛋白質(zhì)中的空間排列方式及亞基之間的相互作用關(guān)系）亞基:在蛋白質(zhì)分子中，最小的單位通常稱為亞基或亞單位，它一般由一條肽鏈構(gòu)成，無生理活性；維持亞基之間的化學(xué)鍵主要是疏水力。（三）蛋白質(zhì)的四級結(jié)構(gòu)由多條各自具有三級結(jié)構(gòu)的肽鏈通過非69兩個亞基的結(jié)構(gòu)兩個亞基的結(jié)構(gòu)70血紅蛋白含有四條肽鏈，每一條肽鏈各與一個血紅素相連接。血紅素同肽鏈的連接是血紅素的Fe原子以配價鍵與肽鏈分子中的組氨酸咪唑基的氮原子相連。例子：血紅蛋白血紅蛋白含有四條肽鏈，每一條肽鏈各與一個血紅素相連接。71血紅素血紅素72二、-蛋白質(zhì)的三維結(jié)構(gòu)課件73第五節(jié)蛋白質(zhì)的性質(zhì)一、蛋白質(zhì)的兩性解離和電泳現(xiàn)象二、蛋白質(zhì)的膠體性質(zhì)三、蛋白質(zhì)的沉淀作用四、蛋白質(zhì)的變性五、蛋白質(zhì)的紫外吸收第五節(jié)蛋白質(zhì)的性質(zhì)一、蛋白質(zhì)的兩性解離和電泳現(xiàn)象74一、蛋白質(zhì)的兩性解離和電泳現(xiàn)象在pH大于等電點(diǎn)的溶液中，蛋白質(zhì)粒子帶負(fù)電荷，在電場中向正極移動；在pH小于等電點(diǎn)的溶液中，蛋白質(zhì)粒子帶正電荷，在電場中向負(fù)極移動。在外加電場下，不處于等電點(diǎn)的蛋白質(zhì)分子向與其電性相反的電極移動，這種現(xiàn)象稱為蛋白質(zhì)電泳。蛋白質(zhì)在等電點(diǎn)pH條件下，不發(fā)生電泳現(xiàn)象一、蛋白質(zhì)的兩性解離和電泳現(xiàn)象75二、-蛋白質(zhì)的三維結(jié)構(gòu)課件76二、蛋白質(zhì)的膠體性質(zhì)蛋白質(zhì)的分子量很大，在水中能夠形成膠體溶液。蛋白質(zhì)溶液具有丁達(dá)爾現(xiàn)象、布郎運(yùn)動等膠體溶液的性質(zhì)。二、蛋白質(zhì)的膠體性質(zhì)蛋白質(zhì)的分子量很大，在水中能夠形成膠體溶771、可逆沉淀三、蛋白質(zhì)的沉淀作用2、不可逆沉淀在沉淀過程中，結(jié)構(gòu)和性質(zhì)都沒有發(fā)生變化，在適當(dāng)?shù)臈l件下，可以重新溶解形成溶液，所以又稱為非變性沉淀。由于沉淀過程發(fā)生了蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的變化，所以又稱為變性沉淀。如加熱沉淀、強(qiáng)酸堿沉淀、重金屬鹽沉淀和生物堿沉淀等1、可逆沉淀三、蛋白質(zhì)的沉淀作用2、不可逆沉淀在沉淀過程中，78四、蛋白質(zhì)的變性蛋白質(zhì)的變性：某些物理或化學(xué)因素，能夠破壞蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)狀態(tài)，引起蛋白質(zhì)理化性質(zhì)改變并導(dǎo)致其生理活性喪失。引起變性的主要因素是熱、紫外光、激烈的攪拌以及強(qiáng)酸和強(qiáng)堿等。四、蛋白質(zhì)的變性蛋白質(zhì)的變性：某些物理或化學(xué)因素，能夠破壞蛋79二、-蛋白質(zhì)的三維結(jié)構(gòu)課件80大多數(shù)蛋白質(zhì)在280nm附近顯示強(qiáng)的吸收。五、蛋白質(zhì)的紫外吸收大多數(shù)蛋白質(zhì)在280nm附近顯示強(qiáng)的吸收。五、蛋白質(zhì)的紫外81第六節(jié)蛋白質(zhì)的分離和純化一、蛋白質(zhì)的分離步驟二、蛋白質(zhì)的純化方法三、蛋白質(zhì)含量的測定第六節(jié)蛋白質(zhì)的分離和純化82一、蛋白質(zhì)的分離步驟1、生物組織的破碎。常用的方法有研磨法、超聲波法、凍融法和酶解法等。2、選擇不同的溶劑進(jìn)行抽提。3、粗提:可通過沉淀法、超濾法、萃取法等處理，得到蛋白質(zhì)粗制品。4、精制：用層析法、電泳法等進(jìn)行精制。5、成品加工：測定蛋白質(zhì)的性質(zhì)并干燥成成品。一、蛋白質(zhì)的分離步驟1、生物組織的破碎。常用的方法有研磨法、83二、蛋白質(zhì)的純化方法1、鹽析（一）沉淀法可通過可逆沉淀法將蛋白質(zhì)分離出來。蛋白質(zhì)在高濃度的中性鹽溶液中，由于水化層被破壞和表面電荷被中和，容易發(fā)生沉淀。常用的鹽為硫酸銨。二、蛋白質(zhì)的純化方法1、鹽析（一）沉淀法蛋白質(zhì)在高濃度的中性842、有機(jī)溶劑沉淀法在蛋白質(zhì)溶液中，加入一定量的與水互溶的有機(jī)溶劑，由于這些溶劑與水的親和力強(qiáng)，能夠破壞蛋白質(zhì)的水化層，使蛋白質(zhì)的溶解度降低而沉淀。2、有機(jī)溶劑沉淀法在蛋白質(zhì)溶液中，加入一定量的與水互溶853、等電點(diǎn)沉淀法蛋白質(zhì)分子在等電點(diǎn)時，凈電荷為零，分子之間的靜電排斥力最小，容易聚集形成沉淀。該法適用于在等電點(diǎn)pH穩(wěn)定的蛋白質(zhì)。3、等電點(diǎn)沉淀法蛋白質(zhì)分子在等電點(diǎn)時，凈電荷為零，分子之間的861、離子交換層析法（二）層析法利用離子交換樹脂作為柱層析支持物，將帶有不同電荷的蛋白質(zhì)進(jìn)行分離的方法。根據(jù)可交換的離子可分為：陽離子交換樹脂和陰離子交換樹脂對于陽離子交換樹脂,帶正電荷多的蛋白質(zhì)與樹脂結(jié)合較強(qiáng)，而帶正電